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co2开关型溶剂及表面活性剂的研究进展与应用

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油气田环境保护 2019年第5期29卷 9-13,75页

作者：刘佳谢加才陈进富许毓孙静文史志鹏中国石油集团安全环保技术研究院有限公司中国石油大学(北京) 石油石化污染物控制与处理国家重点实验室

co2开关型溶剂及表面活性剂在通入和排出co2前后,其化学性质能发生可逆变化,是一类新型的智能溶剂。介绍4种类型co2开关型溶剂的开关机理,分析了脒基体系、胍基体系、胺基体系3种类型的co2开关表面活性剂的开关机理及研究进展。探讨了co... 详细信息

co2开关型溶剂及表面活性剂在通入和排出co2前后,其化学性质能发生可逆变化,是一类新型的智能溶剂。介绍4种类型co2开关型溶剂的开关机理,分析了脒基体系、胍基体系、胺基体系3种类型的co2开关表面活性剂的开关机理及研究进展。探讨了co2开关型溶剂与表面活性剂在油类提取、制备纳米材料、乳液聚合、含油土壤修复、智能给药、基因载体等方面的应用。分析讨论了当前开关型有机溶剂存在的问题以及研究趋势,并对其发展前景进行了展望。

关键词： co2开关型溶剂 co2开关型表面活性剂应用展望

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胺基co_2开关型表面活性剂的合成与性能研究

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日用化学工业 2017年第7期47卷 369-373页

作者：张鹏梅平赖璐长江大学化学与环境工程学院湖北荆州434023 非常规油气湖北省协同创新中心湖北武汉430100

以溴代十四烷和二乙烯三胺为原料,合成了表面活性剂十四烷基二乙烯三胺(C_(14)DETA)。采用红外光谱和核磁共振氢谱对C_(14)DETA进行了结构表征。通过研究其电导率可逆、pH可逆和与SDS协同作用的开启,证明了C_(14)DETA具有良好的co_2开... 详细信息

以溴代十四烷和二乙烯三胺为原料,合成了表面活性剂十四烷基二乙烯三胺(C_(14)DETA)。采用红外光谱和核磁共振氢谱对C_(14)DETA进行了结构表征。通过研究其电导率可逆、pH可逆和与SDS协同作用的开启,证明了C_(14)DETA具有良好的co_2开关性能。测定了十四烷基二乙烯三胺碳酸氢盐(C_(14)DETA-co_2)和SDS/C_(14)DETA-co_2复配体系的临界胶束浓度,分别为1.0×10^(-2)和1.0×10^(-4)mol/L。通过测定C_(14)DETA-co_2对正癸烷/水体系的乳化性能,证明了C_(14)DETA-co_2具有良好的乳化性能,所制得乳状液为W/O型,其较佳乳化条件为:C_(14)DETA-co_2的质量分数4%,油水体积比1∶1或1∶2。

关键词： co2开关型表面活性剂表征临界胶束浓度性能

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基于小分子叔胺的co2开关表面活性剂的构建及性能研究

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基于小分子叔胺的CO2开关表面活性剂的构建及性能研究

作者：李忠蔷西南石油大学

学位级别：硕士

由于稠油具有高黏,高凝,重质的特点,导致其运输十分困难,因此降低稠油的粘度尤为重要。常用的降低稠油粘度的方法是加入乳化剂,使其形成稳定的O/W型乳状液,但是它们不能快速有效的破乳,给原油的脱水处理造成了很多问题。co2开关表面活... 详细信息

由于稠油具有高黏,高凝,重质的特点,导致其运输十分困难,因此降低稠油的粘度尤为重要。常用的降低稠油粘度的方法是加入乳化剂,使其形成稳定的O/W型乳状液,但是它们不能快速有效的破乳,给原油的脱水处理造成了很多问题。co2开关表面活性剂是一种能够使物质的表面活性发生相应的改变的一种新型表面活性剂,主要是通过与co2的结合或分离来改变分子的结构,实现可智能的调控,从而实现对稠油进行快速乳化或破乳的效果。首先,利用结构明确的油酸分别与单醇胺、二醇胺和三醇胺这三类叔胺通过酸碱反应,构建了一系列co2开关表面活性剂。系统的研究了油酸/叔胺表面活性剂在溶液中的相行为、表面活性、co2开关性能以及乳化性能。研究结果表明：在油酸/单醇胺/水和油酸/二醇胺/水的相图中,随着胺浓度的增加,溶液由浑浊相转变为胶束相进而转变为透明相。并且随着单醇胺和二醇胺的pKaH值的增加,到达各自相边界所需浓度减小。而在油酸/三醇胺/水的相图中,随着胺浓度增加,溶液由浑浊相变为胶束相,并没有形成透明相。通过油酸/叔胺表面活性剂的表面活性的研究发现：亲水基团的数量(羟乙基)越多,水溶性越高,表面活性剂的cmc值越低。但是,随着羟乙基数量的增加,位阻增大,使得对阴离子的束缚能力减弱,从而使得Amin增大,Gmax减小。所有的表面活性剂的γcmc在30mN·m-1 附近,证明油酸/叔胺型表面活性剂都具有优良的表面活性, △Gmic和△Gads为负值,说明其能够自发地在气液表面形成吸附或胶束。向溶液中先后通入co2和N2,电导率由小变大再变小,pH先降低再升高,宏观上溶液由澄清变浑浊再澄清,证实了油酸酸/叔胺型表面活性剂的开关可逆性。通过对比发现,通入co2的反应速率：单醇胺>二醇胺>三醇胺,而通入N2的反应速率：三醇胺>二醇胺>单醇胺。此外,这一系列表面活性剂与十二烷和水都能制备出具有良好开关性能的O/W型乳状液,它们通入co2能迅速破乳,再通入N2后恢复成稳定的乳状液。其次,从稠油中提取的环烷酸分别与单醇胺、二醇胺和三醇胺这三类叔胺通过酸碱反应,构建了一系列的co2开关表面活性剂。研究表明环烷酸/叔胺型表面活性剂的具有良好的表面活性以及对co2/N2具有良好的开关性能。通过研究对不同叔胺,不同浓度的胺与稠油制备的O/W型稠油乳状液发现,所需胺溶液的浓度大小顺序为三醇胺>二醇胺>单醇胺。综上研究表明,通过向稠油乳状液中通入co2,乳状液能够在1小时内能够较快地破乳,再将水相取出,通入N2两小时后与稠油混合又能形成乳状液,这种co2开关表面活性剂的可智能的调控性,在石油工业领域中作为乳化剂应用具有巨大的潜力。

关键词： co2开关型表面活性剂有机叔胺开关特性可切换乳状液

co2剌激响应型表面活性剂的合成及性能研宄

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CO2剌激响应型表面活性剂的合成及性能研宄

作者：王铖江南大学

学位级别：硕士

刺激响应型表面活性剂是指其部分(或全部)表(界)面活性可受一定外界刺激而智能调控的一类表面活性剂。由于co2具有来源广泛、低毒、生物相容性好、可再生的特点,因此co2开关型表面活性剂引起了人们的广泛兴趣。为了探索具有较好耐盐性能... 详细信息

刺激响应型表面活性剂是指其部分(或全部)表(界)面活性可受一定外界刺激而智能调控的一类表面活性剂。由于co2具有来源广泛、低毒、生物相容性好、可再生的特点,因此co2开关型表面活性剂引起了人们的广泛兴趣。为了探索具有较好耐盐性能的co2开关型表面活性剂,本文设计并合成了一种长链烷基和叔胺基之间嵌插有聚氧乙烯醚(EO)片段的叔胺——N-十二烷基聚氧乙烯醚(3)基-N,N-二甲基叔胺(C12EO3A),研究了其co2开关性能,并与不含EO片段的N-十二烷基-N,N-二甲基叔胺(C12A)对比,考察了二者碳酸氢盐的耐盐性能;此外,利用叔胺的co2开关响应特性,设计并制备出以叔胺(C12EO3A或C12A)与阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠,SDS)等摩尔量混合物为乳化剂的水包油(O/W)、油包水(W/O)型微乳液,并对其co2开关响应性能进行了研究。在本文实验研究范围内,主要内容和结论总结如下:(1)C12EO3A的co2开关响应性能及耐盐性能研究与结构相近的N-十二烷基-N,N-二甲基叔胺(C12A)相比,C12EO3A同样具有良好的co2开关响应性,但EO片段的引入降低了C12EO3A的p Ka及其碳酸氢盐的cmc,并使C12EO3A在饱和Na Cl溶液中也能表现出良好的开关响应性且不出现C12A所表现出的液-液相分离现象,即EO片段提高了其耐盐性能。(2)水包油(O/W)型co2开关型微乳液的制备及性能研究绘制了两例含叔胺(C12EO3A或C12A)的[H2O/SDS/叔胺]-庚烷-丁醇体系拟三元相图,得到明确的O/W型微乳液组成区域。在co2/N2的交替作用下,微乳液在油水破乳彻底分层(“关”)和再次复原成微乳(“开”)两种状态间可逆转换,表现出良好的开关响应性能。动态光散射(DLS)和冷冻蚀刻电镜(FF-TEM)结果表明,所谓“开”是指微乳液具有纳米尺度、粒径分布狭窄的分散相(油),而“关”则是指微乳液破乳、油和水彻底分相。其机理是通入co2后,叔胺质子化成阳离子型表面活性剂,与阴离子SDS结合成无表面活性剂功能的油性物,从而使原有微乳破乳并彻底分相;在N2作用下,上述叔胺阳离子表面活性剂回复到叔胺,使SDS得以释放,微乳液重新复原。原始微乳和复原微乳无论是外观亦或是分散相液滴的大小分布都基本相当。此外,本文微乳液在co2/N2开关作用下能够顺利进行可逆转换,但在外加酸碱的p H开关刺激下难以实现上述可逆转换。(3)油包水(W/O)型co2开关型微乳液的制备及性能研究在两种叔胺(C12EO3A、C12A)的[SDS/叔胺/异戊醇]-环己烷-水拟三元相图中获得了明确的W/O型微乳液组成区域。所得W/O型微乳在co2/N2的交替作用下,同样表现出油水破乳彻底分层和再次复原成微乳两种状态间良好的可逆转换,从而揭示本文“co2开关型微乳液的构筑策略”具有W/O型和O/W型微乳的普适性。用含C12A W/O型微乳液为载体制备了粒径分布狭窄的Ag纳米粒子,并在Ag纳米粒子共存条件下,实现了微乳液的开关过程。

关键词：叔胺乙氧基化 co2开关型表面活性剂开关型微乳液

开关型表面活性剂稳定Pickering乳液和环糊精包合的分子动力学模拟

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开关型表面活性剂稳定Pickering乳液和环糊精包合的分子动力学模拟

作者：闫香花聊城大学

学位级别：硕士

自然界中存在多种物理现象,例如吸附、聚集、沉积等。一直以来众多科学家对一系列物理过程进行不断地探索和深入地研究。对多种物理过程的机理研究,理解过程中的相互作用机理,有助于为实验和生产实践理论指导,同样也可以解释一系列的相... 详细信息

自然界中存在多种物理现象,例如吸附、聚集、沉积等。一直以来众多科学家对一系列物理过程进行不断地探索和深入地研究。对多种物理过程的机理研究,理解过程中的相互作用机理,有助于为实验和生产实践理论指导,同样也可以解释一系列的相关实验现象。本论文主要采用分子模拟的方法研究表面活性稳定Pickering乳液和环糊精分子包合的物理过程,从分子层面解释这些过程的微观机理,对实际应用有重要的指导意义。本论文主要包括以下三个部分:第一部分:采用分子动力学模拟(MD)方法,探究纳米二氧化硅颗粒(NPs)和co开关型表面活性剂N-(3(二甲氨基)丙基)烷基酰胺(CPMA)稳定的Pickering乳液的可逆乳化/破乳机理。构建相应CPMA和CPMAH体系,对比NP在CPMA和CPMAH体系中油水界面的行为,计算它们之间的相互作用力以及电荷分布、三相接触角等相关数据。结果显示:NP主要通过静电作用力与CPMAH牢固地结合在油水界面,形成稳定地水包油Pickering乳液。去质子化后,NP与CPMA结合不稳定,乳液平衡被打破。第二部分:采用分子动力学模拟(MD)方法,探讨了纳米二氧化硅颗粒和co开关表面活性剂N-十二烷基-N,N-二甲基乙脒(DDA)稳定的Pickering乳液的可逆乳化/破乳机理。构建相应DDA和DDAH体系,对比NP在DDA和DDAH体系中油水界面的行为,计算它们之间的静电作用力以及电荷分布、三相接触角等相关数据。结果显示:NP主要通过静电作用力与DDAH牢固地结合在油水界面,形成稳定地水包油Pickering乳液。去质子化后,NP与DDA结合不稳定,实现破乳过程。第三部分:采用分子动力学模拟的方法分别研究主体β-环糊精(β-CD)、羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)、磺丁基-β-环糊精(SBE-β-CD)包合化合物蒽(ANT)的相互作用。研究不同的取代基对环糊精包合物的构象改变、包合程度等方面的影响。结果显示:三种环糊精都能包合ANT,因为磺丁基的灵活性会导致窄口端自闭,ANT只能从SBE-β-CD的宽口端进入其空腔中,。HP-β-CD和SBE-β-CD与ANT形成的包合物构型改变更大,形成的包合物扩大了HP-β-CD和SBE-β-CD的疏水空腔,且包合程度比天然β-CD更加紧密。

关键词： Pickering乳液 co2开关型表面活性剂 β-环糊精主客体相互作用分子动力学模拟

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油田罐底油泥热化学处理工艺技术

化学工程师 2014年第7期28卷 36-37,46页

作者：姜亦坚大庆师范学院化学化工学院黑龙江大庆163712

针对油田各联合站、转油站油水储罐中沉积的罐底油泥,开发了一种利用O3氧化清洗及co2开关型表面活性剂清洗的热化学处理装置,该装置采用间歇处理工艺,橇装结构,可移动处理罐底油泥。处理后泥砂残油率降至国家标准的0.3%以下,原油回收率... 详细信息

针对油田各联合站、转油站油水储罐中沉积的罐底油泥,开发了一种利用O3氧化清洗及co2开关型表面活性剂清洗的热化学处理装置,该装置采用间歇处理工艺,橇装结构,可移动处理罐底油泥。处理后泥砂残油率降至国家标准的0.3%以下,原油回收率达95%以上,有效的解决了罐底油泥直接填埋对周边环境的危害问题,并回收其中大量的石油资源。

关键词：罐底油泥臭氧氧化化学清洗 co2开关型表面活性剂

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